深圳先进院研发出新型低成本双碳钾离子电池

2019年03月09日 来源:

近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队成功研发出了一种新型高性能、低成本双碳钾离子电池,相关研究成果A Dual-Carbon Battery Based on Potassium-Ion Electrolyte(《基于钾离子电解液的双碳电池(K-DCB)》)已发表于能源材料期刊Advanced Energy Materials上。

锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、储能设备等领域。但随着锂离子电池逐渐应用于智能、电动汽车等领域,锂的需求量逐年快速增长,而锂的全球储量有十分有限且分布不均,造成原材料价格上涨迅猛,严重制约了我国低成本、高性能储能器件领域的快速发展。钾元素由于具有和锂相似的物理化学性质,且其储量丰富,成本低廉,且与钠相比具有更低的氧化还原电位,使得基于钾离子的二次电池体系受到广泛关注。此外,近年来,双碳电池由于其正负极都采用环保廉价的石墨材料,具有成本低廉、工作电压高等优势,受到业界广泛关注。

结合钾离子电池与双碳电池各自的优点,唐永炳及其团队成员季必发、张帆等人成功研发出一种新型高性能、低成本、环保友好的双碳钾离子电池。该电池采用中间相碳微球为负极,膨胀石墨作为正极;电解液采用廉价易得的六氟磷酸钾作为钾盐电解质溶于有机溶剂中。其反应机理为:充电时,电解液中的钾离子运动到中间相碳微球负极表面,并嵌入至石墨层中,同时六氟磷酸根阴离子插层到正极石墨中;放电时,钾离子从负极石墨层中脱出,同时正极石墨中的六氟磷酸根脱嵌回到电解液中。

研究表明,该新型廉价双碳钾离子电池的放电中值电压高达4.5V,单个纽扣电池就能同时点亮两颗LED灯,并且电池充放电循环100圈后,容量几乎没有衰减,使得其可以满足高电压器件的要求。相对于现有传统锂离子电池技术,该新型电池将大幅降低生产成本,还具有环保友好、安全性高、能量密度相对较高等优点,因此在大规模可再生清洁能源储存、通讯备用电源等领域具有广泛的应用前景。

该项研究得到了国家自然科学基金、广东省创新科研团队、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目等项目的资助。

论文链接

图(a)电池结构及反应机理示意图,(b)电池的充放电曲线,(c)单个纽扣电池点亮两颗LED灯的宏观照片,(d)放电中值电压稳定曲线。

©

相关文章
  • 12月6日现货黄金白银原油外汇短线交易策
    12月6日现货黄金白银原油外汇短线交易策

    周三(12月6日)窄幅震荡,在100日均线93.32附近徘徊,建议关注93.13-93.53区域移民的突破情况,晚间的ADP数据也需要予以留意;金价暂时承压于200日均线1267附近阻力,下行风险有所增加;原油市场,投资者都在关注晚间的EIA原油库存数据和美国产量的变化,油价也需要在...

  • 中国作协公布部门决算去年三公经费51597万元
    中国作协公布部门决算去年三公经费51597万元

    中国作家协会官中新7月19日电中国作家协会19日通过其官方站公布了其2011年部门决算。这其中,作协2011年“三公经费”财政拨款支出决算数为515.97万元,其中因公出国(境)费支出决算255.17万元,占49.46%;公务用车购置及运行费支出决算151.1万元,占29.28%;公务接待费...

  • 国务院刷新科研人员激励机制对劳务费不设比例限制
    国务院刷新科研人员激励机制对劳务费不设比例限制

    ◎每经实习 张怀水6月1日,李克强总理主持召开国务院常务会议,确定完善中央财政科研项目资金管理的措施,更大激发科研人员创新创造活力。会议指出,要深入贯彻全国科技创新大会精神,形成充满活力的科技管理和运行机制,推进科研领域“放服管”改革,更...

  • 贺岁档电影求关注宣传出招有钱任性瞎闹娱乐频道深圳
    贺岁档电影求关注宣传出招有钱任性瞎闹娱乐频道深圳

    _娱乐频道_深圳《一步之遥》昨日公映,吹响了贺岁档进入高潮的号角,各种已杀青的或者将上映的新片,也借势扎堆北京举行发布会。《一步之遥》昨日公映,吹响了贺岁档进入高潮的号角,各种已杀青的或者将上映的新片,也借势扎堆北京举行发布会。仅昨日一...

  • 周其凤积极稳妥地推进城镇化建设具有重要意义
    周其凤积极稳妥地推进城镇化建设具有重要意义

    2012年12月8日上午9时,第二届中国城市管理高峰论坛在河南开封开幕。论坛将结合十八大精神,研讨未来中国城镇化发展中的政策方向与发展战略,2013年中国宏观经济政策走势,绿色金融体系建设、河南“三化”协调发展道路、创新土地利用及管理方式、社区建设及...

  • 昆明百加百连锁洗车店兑付危机引发哄抢事件追踪
    昆明百加百连锁洗车店兑付危机引发哄抢事件追踪

    会员预付款会不会打水漂?百加百公司负责人7日回应称,“就会员问题,我暂时不敢,也无能力有所承诺。”法律人士指出,“预付卡”类消费产品和服务乱象较多、监管乏力,消费者选择此类产品和服务时应谨慎。花5000元办卡,说好的兑换加油卡没了昆明车主李女士是百加...